NO346947B1

NO346947B1 - Pressure equalization for a ball valve using an upper packing bypass

Info

Publication number: NO346947B1
Application number: NO20120544A
Authority: NO
Inventors: Thomas S Myerley
Original assignee: Baker Hughes Holdings Llc
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2023-03-13
Also published as: WO2011049970A4; WO2011049970A2; BR112012009499A2; GB201207042D0; WO2011049970A3; AU2010308242B2; US20110088906A1; BR112012009499B1; US8336628B2; NO20120544A1; AU2010308242A1; EP2516796A2; GB2486860B; GB2486860A

Description

TEKNISK OMRÅDE TECHNICAL AREA

Det tekniske området for foreliggende oppfinnelse er en trykkutjevningsanordning for undergrunns- eller brønnhullsventiler, og mer spesielt en måte for å utligne et innfanget lavere trykk i en kule eller en plugg for en ventil uten å måtte kjøre inn et verktøy i ventilen. The technical area of the present invention is a pressure equalization device for underground or wellbore valves, and more particularly a way to equalize a trapped lower pressure in a ball or a plug for a valve without having to drive a tool into the valve.

TEKNISK BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN TECHNICAL BACKGROUND OF THE INVENTION

Brønnhullsventiler blir brukt for å isolere deler av et brønnhull av en rekke grunner slik som for sikkerhetssystem eller for å tillate oppbygging av lang bunnhullsanordning i brønnhullet, for å nevne et par eksempler. Slike ventiler har omfattet en roterende kule med en gjennomgående boring som kan bli innrettet med eller feilinnrettet med banen gjennom rørstrengen der hvor ventilen er montert. Kulen er omgitt av et glidehus som blir drevet av et hydraulisk styresystem fra overflaten. En slik konstruksjon som omfatter motstående stempler drevet av diskrete styreledninger, er illustrert i US-publikasjon 2009/0184278. Denne utformingen dreier seg om en trykkubalanse på et drivstempel og tilveiebrakte en passasje gjennom stempelet med to tilbakeslagsventiler 64, 70 i serie for å muliggjøre trykkutjevning over drivstempelet med kulen i den lukkede stillingen. Downhole valves are used to isolate parts of a wellbore for a number of reasons such as for safety systems or to allow the construction of a long downhole device in the wellbore, to name a couple of examples. Such valves have included a rotating ball with a through bore which can be aligned with or misaligned with the path through the pipe string where the valve is mounted. The sphere is surrounded by a sliding housing which is driven by a hydraulic control system from the surface. Such a construction comprising opposed pistons driven by discrete control lines is illustrated in US publication 2009/0184278. This design involved a pressure imbalance on a drive piston and provided a passage through the piston with two check valves 64, 70 in series to enable pressure equalization across the drive piston with the ball in the closed position.

Det som kan skje i en kuleventil av denne typen som har øvre og nedre seter mot kulen i den lukkede stillingen, er at trykket fra brønnhullet kan stige, noe som fører til en trykkdifferanse mellom passasjen inne i kulen og brønnhullstrykket. What can happen in a ball valve of this type that has upper and lower seats against the ball in the closed position is that the pressure from the wellbore can rise, leading to a pressure difference between the passage inside the ball and the wellbore pressure.

Denne trykkdifferansen kan deformere kulen og gjøre det vanskelig eller umulig for stempelaktiveringssystemet å bringe kulen tilbake til den åpne stillingen. En måte som dette er blitt løst på, er beskrevet i en US-patentsøknad nr.12/366,752 inngitt 6. februar 2009 med tittelen "Pressure Equalization Device for Downhole Tools". Den løsningen som er beskrevet i denne søknaden, var å bruke et verktøy som går inn i den øvre hylsen som holder et sete mot kulen, og separere setet fra kulen mens det leveres trykk fra overflaten samtidig for å utjevne trykket på kulen før forsøk på å roere den til den åpne stillingen. Problemet med denne teknikken er at den krever en innkjøring i brønnen med oppkveilingsrør, låsing til og forskyvning av den øvre hylsen og det tilhørende setet nok til å gi tilgang inn i kulen for utjevning av trykk. Én av ulempene med denne teknikken er at det trykket som tilføres for å forsøke å utjevne trykket i kulen kan være høyt nok til å forskyve det nedre setet fra kulen slik at det høyere trykket under kulen kan komme til oversiden av kulen. This pressure differential can deform the ball and make it difficult or impossible for the piston actuation system to return the ball to the open position. One way this has been solved is described in US Patent Application No. 12/366,752 filed on February 6, 2009 entitled "Pressure Equalization Device for Downhole Tools". The solution described in this application was to use a tool that enters the upper sleeve that holds a seat against the ball and separates the seat from the ball while simultaneously delivering pressure from the surface to equalize the pressure on the ball before attempting to row it to the open position. The problem with this technique is that it requires driving into the well with coiling tubing, locking and moving the upper sleeve and associated seat enough to allow access into the ball for pressure equalization. One of the disadvantages of this technique is that the pressure applied to try to equalize the pressure in the ball can be high enough to displace the lower seat from the ball so that the higher pressure under the ball can reach the top of the ball.

Denne teknikken er også tidkrevende og koster operatøren penger og krever spesialutstyr på brønnstedet som kan være fjerntliggende eller til havs og medfører ytterligere kostnader med arbeidet for å betjene ventilen når den utsettes for høye differensial- trykk som øker betjeningsfriksjon eller deformerer kulen nok til å gjøre det vanskelig for det hydrauliske systemet å rotere den. This technique is also time consuming and costs the operator money and requires special equipment at the well site which may be remote or offshore and incurs additional labor costs to operate the valve when subjected to high differential pressures that increase operating friction or deform the ball enough to do so difficult for the hydraulic system to rotate it.

I sikringsventiler av klafftypen slik som US 5,564,502, er den foretrukne fremgangsmåten for å tilveiebringe trykkutjevning på en lukket klaff, ganske enkelt å tilveiebringe rørledningstrykk på oversiden av klaffen for å redusere differensial- trykket før bruk av betjeningssystemet til å forsøke å dreie klaffen. In flapper type relief valves such as US 5,564,502, the preferred method of providing pressure equalization on a closed flapper is simply to provide pipeline pressure on the top of the flapper to reduce the differential pressure before using the actuation system to attempt to rotate the flapper.

Klaffen er selvsagt konstruert for å dreie seg til åpen stilling med trykk påført fra oversiden slik at denne teknikken ikke utligner trykket omkring klaffen når den er lukket, men ganske enkelt bygger opp trykk over den når den er lukket. Andre utjevningsventiler montert i klaffen blir aktivert av det hydrauliske systemet som beveger et strømningsrør nedover og støter mot utjevningsventilen før klaffen kommer i kontakt med strømningsrøret, som vist i US 6,848,509 eller US 4,478,286. The flap is of course designed to pivot to the open position with pressure applied from the top so that this technique does not equalize the pressure around the flap when it is closed, but simply builds up pressure above it when it is closed. Other valve mounted equalizing valves are actuated by the hydraulic system which moves a flow tube downward and impinges on the equalizing valve before the valve contacts the flow tube, as shown in US 6,848,509 or US 4,478,286.

US 2004/0178381 A1 beskriver en ventil som har en teleskopisk setesammenstilling som passer inn i en lomme eller utvidelse av en strømningspassasje gjennom ventilhuset. Et ytre seteelement tetter med lommen ved å bruke et flertall av tetningssammenstillinger for å tette med lommen hvorved trykk kan bli fanget mellom tetningssammenstillingene under ventildrift under visse uvanlige forhold. Et spor med avsmalnende eller vinklet overflate er anordnet i det ytre setet. En tetningsring er anordnet i sporet hvorved trykk fra én side av tetningsringen beveger tetningen langs den avsmalnende eller vinklede overflaten for å kile tetningen i kontakt med veggen til lommen. Trykk fra den andre siden av tetningsringen beveger tetningsringen langs den avsmalnende overflaten og vekk fra lommens vegg for å være ute av tetningsinngrep for derved å tillate utlufting av trykket eller deaktivering av tetningssammenstillingene. US 4448216 angir en overflatekontrollert undergrunnssikkerhetsventil med en kuleventillukking. Kuleelementet og dets tilknyttede komponenter er beskyttet mot skade ved å forhindre for stort kontrollfluidtrykk fra å påføre kraft på kuleelementet. Også rotasjon av kuleelementet forhindres inntil enhver trykkforskjell over kuleelementet og dets seteflate har sunket under en forhåndsvalgt trygg eller ufarlig verdi. US 2004/0178381 A1 describes a valve having a telescopic seat assembly which fits into a pocket or extension of a flow passage through the valve body. An outer seat member seals with the pocket using a plurality of seal assemblies to seal with the pocket whereby pressure can be trapped between the seal assemblies during valve operation under certain unusual conditions. A groove with a tapered or angled surface is provided in the outer seat. A sealing ring is provided in the groove whereby pressure from one side of the sealing ring moves the seal along the tapered or angled surface to wedge the seal into contact with the wall of the pocket. Pressure from the other side of the seal ring moves the seal ring along the tapered surface and away from the wall of the pocket to be out of seal engagement thereby allowing the pressure to vent or deactivation of the seal assemblies. US 4448216 discloses a surface controlled underground safety valve with a ball valve closure. The ball element and its associated components are protected from damage by preventing excessive control fluid pressure from applying force to the ball element. Also, rotation of the ball element is prevented until any pressure difference across the ball element and its seating surface has dropped below a preselected safe or non-hazardous value.

Relevant er også US-publikasjonene 2001/0045285; US 2009/0184278 og US 4,130,166; US 4,197,879; US 4,288,165; US 4,446,922; US 5,865,246; Also relevant are the US publications 2001/0045285; US 2009/0184278 and US 4,130,166; US 4,197,879; US 4,288,165; US 4,446,922; US 5,865,246;

US 6,223,824; US 6,708.946; US 6,695,286 og US 4,368,871. US 6,223,824; US 6,708,946; US 6,695,286 and US 4,368,871.

De grunnleggende komponentene i ventilen på fig.1 er vist mer detaljert i US-publikasjon 2008/0110632 hvis beskrivelse herved i sin helhet inkorporeres ved referanse som en fullstendig beskrivelse. De delene av ventilen som er relevante for forståelse av foreliggende oppfinnelse og for fullstendighetens skyld, vil bli gjengitt tilstrekkelig detaljert nedenfor slik at det kan gis en fullstendig forståelse av virkemåten til foreliggende oppfinnelse. Selv om aktiveringssystemet for ventilen på fig.1 i det foreliggende tilfellet er noe forskjellig ved at det bruker mekanisk drevne stagstempler for å bevege kulehuset, er resten av konstruksjonen av kulen og den måten den tetter og dreies på, den samme bortsett fra at foreliggende oppfinnelse blir anvendt til å utjevne trykk mellom innsiden av den lukkede kulen og trykket under kulen ved anvendelse av trykk fra oversiden for å utføre et omløp for en opphullspakning for å oppnå trykkutjevning. The basic components of the valve in fig.1 are shown in more detail in US publication 2008/0110632, the description of which is hereby incorporated in its entirety by reference as a complete description. The parts of the valve which are relevant for understanding the present invention and for the sake of completeness, will be reproduced in sufficient detail below so that a complete understanding of the operation of the present invention can be given. Although the actuation system for the valve of Fig. 1 in the present case is somewhat different in that it uses mechanically driven rod pistons to move the ball housing, the remainder of the construction of the ball and the manner in which it seals and rotates is the same except that the present invention is used to equalize pressure between the inside of the closed ball and the pressure below the ball by using pressure from the top side to perform a bypass for a downhole packing to achieve pressure equalization.

Fagkyndige på området vil bedre forstå hvordan trykkutjevning blir oppnådd før kulen blir dreiet, ut fra den detaljerte beskrivelsen av den foretrukne utførelsesformen og de vedføyde tegningene samtidig som man vil forstå at teknikken ikke på noen måte er begrenset til kuleventiler i brønner, men kan brukes i en lang rekke forskjellige verktøy hvor innfanget trykk resulterer i differensialtrykk som kan skade den komponenten som skal beveges eller betjeningssystemet for denne hvis slike differensialtrykk ikke blir opphevet før forsøk på å bevege komponenten. Fagkyndige på området vil videre forstå at det fullstendige omfanget av oppfinnelsen er å finne i de vedføyde patentkravene. Those skilled in the art will better understand how pressure equalization is achieved before the ball is turned, based on the detailed description of the preferred embodiment and the attached drawings, while also understanding that the technique is in no way limited to ball valves in wells, but can be used in a wide variety of different tools where trapped pressure results in differential pressures that can damage the component to be moved or its operating system if such differential pressures are not eliminated prior to attempting to move the component. Those skilled in the field will further understand that the full scope of the invention is to be found in the appended patent claims.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN SUMMARY OF THE INVENTION

Hovedtrekkene ved den foreliggende oppfinnelsen er gitt i det uavhengige kravet. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er gitt i de avhengige kravene. The main features of the present invention are given in the independent claim. Further features of the invention are given in the dependent claims.

Et trykkutjevningssystem tillater strømning forbi en øvre pakning på et bevegelig organ i et brønnhull som igjen gjør det mulig for trykk å bli levert fra oversiden inn i det som tidligere hadde vært en isolert lavtrykksone. Trykkdifferansen over organet blir utlignet før forsøk på å bevege organet til en annen stilling. I den foretrukne utførelsesformen er organet en kule i en kuleventil for undergrunnsbruk. A pressure equalization system allows flow past an upper packing on a moving member in a wellbore which in turn allows pressure to be delivered from the upper side into what had previously been an isolated low pressure zone. The pressure difference across the organ is equalized before attempting to move the organ to another position. In the preferred embodiment, the member is a ball in a ball valve for underground use.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig.1 er et snitt gjennom en kuleventil i lukket stilling og som innbefatter den delen hvor trykkutjevningsanordningen er plassert; Fig.1 is a section through a ball valve in the closed position and which includes the part where the pressure equalization device is located;

Fig.2 er en forstørret skisse av ventilen på fig.1, som viser banen for trykkutjevning med tilført trykk fra oversiden; og Fig.2 is an enlarged sketch of the valve in Fig.1, which shows the path for pressure equalization with added pressure from the upper side; and

Fig.3 er en alternativ utførelsesform til den konstruksjonen som er vist på fig.2. Fig.3 is an alternative embodiment to the construction shown in Fig.2.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSESFORMEN DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Fig.1 viser et flerkomponenthus 10 som inneholder en kule 12 festet med tapper 14 til en ramme 16. Et bur 18 strekker seg gjennom den åpne rammen 16 og er forbundet med kulen 12 i avstand fra de sentrale svingtappene 14 slik at buret 18 kan gli i motsatte retninger som resulterer i en 90 graders rotasjon av kulen 12 mellom en åpen stilling og den illustrerte lukkede stillingen. En koblingsstagenhet 20 er festet til buret 18 ved en koblingsposisjon 22. Et forskyvningsverktøy (ikke vist) kan bringes i inngrep med koblingsstagenheten 20 for selektivt å bevege det frem og tilbake for å åpne eller lukke kulen 12. Fig.1 shows a multi-component housing 10 which contains a ball 12 attached by pins 14 to a frame 16. A cage 18 extends through the open frame 16 and is connected to the ball 12 at a distance from the central pivot pins 14 so that the cage 18 can slide in opposite directions resulting in a 90 degree rotation of the ball 12 between an open position and the illustrated closed position. A link rod assembly 20 is attached to the cage 18 at a link position 22. A displacement tool (not shown) can be engaged with the link rod assembly 20 to selectively move it back and forth to open or close the ball 12.

En nedre setehylse 24 har et sete 26 i hvilket en pakning 28 er plassert for kontakt med kulen 12. Hylsen 24 er forspent mot kulen 12 ved hjelp av en fjær som ikke er vist, som er plassert på huset 10, men lenger ned i hullet. En øvre setehylse 30 har et sete 32 i hvilket en pakning 34 er plassert for kontakt med kulen 12. Forspenningsfjæren som ikke er vist, skyver sammenstillingen av den nedre setehylsen 24, kulen 12 og dens ramme 16 og den øvre setehylsen 30 mot huskomponenten 36. Buret 18 beveges i forhold til rammen 16 og over rammen 16 for å betjene kulen 12. En pakning 38 tetter mellom den nedre setehylsen 24 og huset 10. Pakningene 38 og 28 holder sammen brønnhullstrykket i nedihulls- eller høytrykkssone 40 fra å nå den mellomliggende eller lavtrykkssonen 42 som strekker seg fra undersiden til over buret 18 og videre omslutter passasjen 44 inne i kulen 12. I den lukkede stillingen forflyttes trykk i sonen 42 inn i passasjen 44 omkring tappene 14. Over kulen 12 er sonen 42 videre avgrenset av en pakning 34 plassert i den øvre setehylsen 30, så vel som pakningen 46 som er vist på fig.2, og pakningen 48 omkring den forskjøvne enheten 20. En øvre trykksone 50 blir følgelig definert av disse pakningene. Foreliggende oppfinnelse angår en trykkubalanse hvor trykk i sonen 40 går opp når kulen 12 er i den lukkede stillingen og et lavere trykk blir innfanget i sonen 42 som innbefatter passasjen 44 inne i kulen 12. Denne trykkforskjellen kan øke betjeningsfriksjonen eller deformere kulen 12, noe som kan gjøre det vanskelig å dreie denne slik at ethvert forsøk på å rotere kulen 12 mens den er utsatt for en slik trykkforskjell, kan påvirke skyvestagenheten 20 eller dens pakning 48 eller selve kulen 12 på en ugunstig måte. Foreliggende oppfinnelse tillater trykk tilført sonen 50 før rotasjon av kulen 12, å komme forbi pakningen 46 og inn i sonen 42 som også innbefatter passasjen 44 i kulen 12. Forskjellige utførelsesformer er presentert på fig.2 og 3 som blir diskutert nedenfor. A lower seat sleeve 24 has a seat 26 in which a gasket 28 is placed for contact with the ball 12. The sleeve 24 is biased against the ball 12 by means of a spring, not shown, which is located on the housing 10, but further down the bore . An upper seat sleeve 30 has a seat 32 in which a gasket 34 is positioned for contact with the ball 12. The bias spring, not shown, pushes the assembly of the lower seat sleeve 24, the ball 12 and its frame 16 and the upper seat sleeve 30 against the housing component 36. The cage 18 is moved relative to the frame 16 and above the frame 16 to operate the ball 12. A gasket 38 seals between the lower seat sleeve 24 and the housing 10. The gaskets 38 and 28 hold together the wellbore pressure in the downhole or high pressure zone 40 from reaching the intermediate or the low-pressure zone 42 which extends from the underside to above the cage 18 and further encloses the passage 44 inside the ball 12. In the closed position, pressure in the zone 42 is transferred into the passage 44 around the pins 14. Above the ball 12, the zone 42 is further delimited by a gasket 34 located in the upper seat sleeve 30, as well as the gasket 46 shown in Fig. 2, and the gasket 48 around the offset unit 20. An upper pressure zone 50 is thus defined by these gaskets. The present invention relates to a pressure imbalance where pressure in the zone 40 rises when the ball 12 is in the closed position and a lower pressure is captured in the zone 42 which includes the passage 44 inside the ball 12. This pressure difference can increase the operating friction or deform the ball 12, which can make it difficult to turn it so that any attempt to rotate the ball 12 while it is subjected to such a pressure differential can adversely affect the push rod assembly 20 or its packing 48 or the ball 12 itself. The present invention allows pressure applied to the zone 50 prior to rotation of the ball 12 to pass the packing 46 and into the zone 42 which also includes the passage 44 in the ball 12. Various embodiments are presented in Figs. 2 and 3 which are discussed below.

Som vist på fig.2, har den øvre setehylsen 30 en ytre skulder 52 som er forspent ved hjelp av den fjæren som tidligere er beskrevet og ikke vist, mot skulderen 54 på huskomponenten 36. Selv om den er vist atskilt på fig. 2 for å tydeliggjøre illustrasjonen av strømningsbanen inn i sonen 42 representert ved piler merket 56, vil overflatene 52 og 54 normalt være i berøring med hverandre, men det er ingen pakning mellom dem. For å utligne trykket i sonen 42 og innbefatte strømningspassasjen 44 i kulen 12, blir trykk bygget opp i sonen 40, hovedsakelig fra overflaten med tilgjengelig utstyr eller trykk-kilder. Trykket i sonen 42 virker på den fortrinnsvis metalliske pakningen 46 mellom fremspring 58 og 60 for å holde dem fra hverandre for å beholde trykket i sonen 42 for derved å hindre trykkkommunikasjon fra sonen 42 inn i den øvre sonen 50. Når man husker at formålet er å utjevne trykkforskjellen mellom sonene 42 og 40 ved å heve trykket i sonen 50 til et omløpspunkt for pakningen 46, vil fagkyndige på området forstå at den c-formede ringpakningen 46 er utformet for å motstå strømning eller trykktap fra sonen 42 inn i sonen 50, men også er i stand til å tillate strømning og trykkmigrasjon når trykket i sonen 50 blir hevet betydelig over trykket i sonen 42. Under normale operasjoner kan en viss lekkasje fra sonen 50 inn i sonen 42 aksepteres, fordi volumet vil være ubetydelig når det gjelder å påvirke betjeningen av ventilenheten. Pakningen 46 har et u-formet tverrsnitt og er en kommersielt tilgjengelig pakning. As shown in Fig. 2, the upper seat sleeve 30 has an outer shoulder 52 which is biased by means of the spring previously described and not shown, against the shoulder 54 of the housing component 36. Although shown separately in Fig. 2 to clarify the illustration of the flow path into the zone 42 represented by arrows labeled 56, the surfaces 52 and 54 will normally be in contact with each other, but there is no seal between them. To equalize the pressure in the zone 42 and include the flow passage 44 in the ball 12, pressure is built up in the zone 40, mainly from the surface with available equipment or pressure sources. The pressure in the zone 42 acts on the preferably metallic gasket 46 between projections 58 and 60 to hold them apart to retain the pressure in the zone 42 thereby preventing pressure communication from the zone 42 into the upper zone 50. Remembering that the purpose is to equalize the pressure difference between the zones 42 and 40 by raising the pressure in the zone 50 to a bypass point for the gasket 46, those skilled in the art will understand that the c-shaped ring gasket 46 is designed to resist flow or pressure loss from the zone 42 into the zone 50, but also is capable of allowing flow and pressure migration when the pressure in zone 50 is raised significantly above the pressure in zone 42. During normal operations, some leakage from zone 50 into zone 42 can be accepted, because the volume will be negligible in terms of affect the operation of the valve assembly. The gasket 46 has a U-shaped cross-section and is a commercially available gasket.

Fig.3 er en alternativ utførelsesform som viser deler 30 og 36 med en liten klaring 62 som er avstengt ved hjelp av en pakning 64 i et omgivende spor 66. Fig.3 is an alternative embodiment showing parts 30 and 36 with a small clearance 62 which is closed by means of a gasket 64 in a surrounding groove 66.

Utjevningskonseptet på fig.3 er det samme som på fig.2. Trykk blir innført fra sonen 50 som typisk vil komme fra overflaten. Ved en forutbestemt differanse mellom sonene 50 og 42, vil pakningen 64 bli skjøvet ytterligere tilbake i sporet 66, og strømning vil oppstå forbi pakningen 64 for å øke trykket i sonen 42 for å få det nærmere trykket i sonen 40 slik at koblingsstagenheten 20 sikkert kan opereres med liten eller ingen risiko for skade på enheten 20 eller dens pakning 48, eller selve kulen 12. The leveling concept in fig.3 is the same as in fig.2. Pressure is introduced from the zone 50 which will typically come from the surface. At a predetermined difference between the zones 50 and 42, the gasket 64 will be pushed further back into the groove 66, and flow will occur past the gasket 64 to increase the pressure in the zone 42 to bring it closer to the pressure in the zone 40 so that the connecting rod assembly 20 can safely operated with little or no risk of damage to the unit 20 or its gasket 48, or the ball 12 itself.

Fagkyndige på området vil forstå at de beskrevne fremgangsmåtene for trykkutjevning er billigere og raskere enn innkjøring av et verktøy i ventilenheten for å skaffe tilgang til sonen 42 ved fysisk å forskyve en del slik som setehylsen 30 for å få pakningen 34 bort fra kulen 12 slik at trykk fra brønnhodet så kan tilføres for å utjevne trykket mellom sonen 42 og sonen 40. Ifølge foreliggende oppfinnelse behøver huset ikke å være kostbart maskinert for indre omløpspassasjer som behøver én eller flere tilbakeslagsventiler med små bevegelige deler som også må beskyttes fra smuss som kan være i brønnfluidet. Bare frembringelsen av nok differensialtrykk over en pakning slik at strømning og trykk kan migrere fra sonen 50 inn i sonen 42, får i stedet jobben gjort, og kulen 12 kan så betjenes på vanlig måte. Those skilled in the art will appreciate that the described pressure equalization methods are cheaper and faster than driving a tool into the valve assembly to gain access to the zone 42 by physically displacing a part such as the seat sleeve 30 to get the gasket 34 away from the ball 12 so that pressure from the wellhead can then be supplied to equalize the pressure between zone 42 and zone 40. According to the present invention, the housing does not need to be expensively machined for internal circulation passages which need one or more non-return valves with small moving parts which must also be protected from dirt that may be in the well fluid. Simply creating enough differential pressure across a packing so that flow and pressure can migrate from zone 50 into zone 42 instead gets the job done, and ball 12 can then be operated in the usual way.

Den ovenfor gitte beskrivelsen er illustrerende for de foreliggende utførelsesformene og forskjellige alternativer, og omfanget av oppfinnelsen er bestemt av de nedenfor vedføyde patentkravene. The description given above is illustrative of the present embodiments and various alternatives, and the scope of the invention is determined by the patent claims appended below.

Claims

PATENT CLAIMS

1. A pressure equalization system for an underground tool operable from a surface through a pipe string, comprising:

a housing (10) having a passage (44) therethrough and a movable member operable in said passage (44) to selectively close said passage (44) while defining a downhole pressure zone (40) and an uphole pressure zone (50) with regard to the movable element, as said zones are separated by means of an intermediate pressure zone (42), so that the movable element is exposed to a positive pressure difference/difference from said downhole pressure zone (40) in relation to said intermediate pressure zone (42) ;

said uphole (50) and intermediate (42) pressure zones are separated by means of at least one seal or gasket (46, 64) which is configured to isolate a pressure difference between said uphole pressure zone (50) and said intermediate pressure zone (42) ) when the movable element closes said passage (44), after which pressure build-up in said uphole pressure zone (50) above a predetermined value, said seal or packing is bypassed when the pressure is changed in said intermediate pressure zone (42) as flow from said uphole pressure zone (50) ) into said intermediate pressure zone (42) brings said intermediate pressure zone closer to the pressure in said downhole pressure zone (40) to facilitate movement of the movable element to open said passage (44).

2. The system according to claim 1, where the seal is a compliant or elastic ring seal / gasket.

3. The system according to claim 2, where the seal has a circular cross-section.

4. The system according to claim 2 or 3, where the seal (64) is arranged in a groove (66) and extends towards an opposing sealing surface until pressure build-up in the hole pressure zone (50) moves the seal (64) from said opposing sealing surface to allow pressure to build up in the intermediate pressure zone (42).

5. The system according to claim 4, where the movable element comprises a ball (12) which has a flow path through it and an upper seat sleeve (30) and a lower seat sleeve (24) in sealing contact with the ball (12) in said passage (44) on opposite sides of the sphere (12); and the seal (64) is provided on an outer surface of the upper seat sleeve (30) to selectively seal against the opposing sealing surface located on the housing (10).

6. The system according to claim 5, where the upper seat sleeve (30) defines a clearance (62) in relation to the housing (10) in a path leading from said cavity pressure zone (50) to said seal (64) with said intermediate pressure zone (42) ) available on the opposite side of said seal (64) from said clearance (62).

7. The system according to claim 1, where said seal (46) comprises a cross-section with a gap / space defined by separated legs (58, 60).

8. The system according to claim 7, where said gap is oriented towards the intermediate pressure zone (42).

9. The system according to claim 7 or 8, where the movable element comprises a ball (12) which has a flow path through it and an upper seat sleeve (30) and a lower seat sleeve (24) in sealing contact with the ball (12) in the passage (44) ) on opposite sides of the sphere (12); and the seal (46) is provided on an outer surface of the upper seat sleeve (30) to selectively seal against the opposing sealing surface located on the housing (10).

10. The system according to claim 9, where the ball (12) is operated by a rod (20) which has a rod seal / gasket (48) around it to seal against the housing (10) to separate said hole (50) and intermediate (42) pressure zones.

11. The system of claim 10, wherein the ball (12) is operated to rotate in opposite directions to open and close the passage (44) by means of a force applied to the rod (20).

12. The system according to any one of claims 9 to 11, wherein the lower seat sleeve (24) further comprises a lower sleeve seal/gasket (28) against the housing (10) to isolate the downhole pressure zone (40) from the intermediate pressure zone (42) ).

13. The system according to any one of claims 9 to 11, wherein the lower seat sleeve (24) comprises a lower seat (26) with an elastic seal/gasket (28) in the lower seat (26) which is in contact with the ball (12); and the upper seat sleeve (30) comprises an upper seat (32) with an elastic seal/gasket (34) in the upper seat (32) which is in contact with the ball (12).

14. The system according to claim 13, wherein a frame (16) rotatably supports the ball (12) on an axis through its center / midpoint, and said frame (16) holds the seals (34, 28) on the upper and lower seats (32, 26) against said ball (12).

15. The system according to claim 14, where a housing (18) is mounted through said frame (16) and is connected to said ball (12) outside the center point from where said ball (12) is rotatably supported by said frame (16), as that axial movement of the housing (18) rotates the ball (12).

16. The system according to claim 15, where the ball (12) is operated by a rod (20) which is connected to the housing (18); and the rod (20) has a rod seal/gasket (48) around it to seal against the housing (10) to separate said bore (50) and intermediate (42) pressure zones.

17. The system of claim 16, wherein the ball (12) is operated to rotate in opposite directions to open and close the passage (44) with a force applied to the rod (20) and transmitted to the housing (18).

18. The system according to any one of claims 7 to 17, wherein the seal (46) is of metal.